Международная группа ученых подробно описала изменения в мозге полярников после длительной изоляции во время антарктических экспедиций. Сильнее всего пострадали области, отвечающие за память и обработку пространственной информации. Новые данные важны для понимания рисков для мозга людей во время долгих космических полетов и пребывания на других небесных телах, которые планируют в ближайшие десятилетия.
В дальних космических экспедициях астронавты будут длительно находиться в изолированных, ограниченных и экстремальных условиях. Чтобы лучше понять, как такая стрессовая обстановка влияет на нейроанатомию человека, коллектив исследователей из США, Германии, Новой Зеландии и Австралии обратился к подходящему наземному аналогу. Им стала французско-итальянская антарктическая станция «Конкордия», где полярники во время многомесячных зимовок постоянно сталкиваются с нарушениями сна, эмоциональным напряжением и разными физиологическими изменениями, включая снижение иммунитета и замедление когнитивных процессов.
В статье, вышедшей недавно в журнале npj Microgravity, ученые представили результаты наблюдений за двумя группами полярников из 13 и 12 человек, которые провели в зимовках на станции почти 13 месяцев в 2015 и 2016 годах. Нейрофизиологические последствия такой работы оценили с помощью серии МРТ-обследований — перед отправкой в экспедицию, сразу по возвращении из нее и еще примерно через пять месяцев.
Дополнительно к исследованию привлекли 25 контрольных испытуемых из числа сотрудников Немецкого аэрокосмического центра в Кельне. Они не ездили в Антарктиду и проходили МРТ-сканирование в Германии по тому же графику, что и полярники. Еще четыре человека не из состава экспедиции специально приезжали на МРТ-процедуры в Германию, Новую Зеландию и Австралию.
Результаты обследований показали, что за время экспедиции у полярников уменьшился объем серого вещества в височных и теменных долях, гиппокампе, бледном шаре (паллидуме) и таламусе, а также в целом сократился объем белого вещества. Кора височной доли совместно с гиппокампом участвует в образовании долговременной памяти, обрабатывает визуальную и слуховую информацию, способствует пониманию языка. Теменная доля играет важную роль в анализе пространства, а таламус — в регуляции уровня сознания, процессов сна и бодрствования, концентрации внимания.
Впрочем, через пять месяцев почти все отклонения сошли на нет. Показатели вернулись к исходному уровню, за исключением таламуса, где объем серого вещества остался сниженным.
Ученые отметили парадоксальную тенденцию: у некоторых участников более выраженные изменения в сером веществе сопровождались улучшением результатов когнитивных тестов по ряду параметров. Также выяснилось, что продолжительный и качественный сон устойчиво коррелировал с сохранением объема серого вещества. Схожий защитный эффект наблюдали при выполнении высокоинтенсивных упражнений в тренажерном зале.
С учетом результатов авторы исследования заключили, что большинство изменений в мозге, вызванных длительной изоляцией во время антарктических экспедиций, в течение нескольких месяцев проходят. В качестве мер профилактики могут служить гигиена сна и физические тренировки. Эти же рекомендации, вероятно, будут актуальны для участников длительных космических миссий и тех, кто в будущем отправится осваивать Луну и Марс.